Устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 Д) Н 02 Р 7/42 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 30.07.83. Бюл. Р 28 (72) В.Н. Бродовский, Е.С. Иванов, В.Я. Туровский, Н,Р. Хачатрян, В,И. Читечян и Ю.Г. Шакарян (53) 621.313.333,072,9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 517128, кл. Н 02 Р 7/62, 1973.2. Радин В.И., Загорский А.Е., Шакарян Ю,Г. Управляемые электрические генераторы при переменной час-. тоте. М., "Энергия", 1978, с. 96.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯАСИНХРОННОЙ МАШИНОЙ С ФАЗНЫМ РОТО-РОМ, содержащее датчики фазных напряжений статора, блок задания напряжения, выходы которых через регулятор напряжения, блок прямого преобразования координат с входами задания активной и реактивной составляющих тока и регуляторы фазныхтоков связаны с фазными цепямиротора асинхронной машины, блокобратного преобразования координатс выходами активной и реактивной составляющих тока, связанный входамис фазными цепями статора асинхронноймашины, и блок задания частоты, выходы которого подключены к входам дляопорных сигналов блоков прямого иобратного преобразований координат,801032581 А при этом ротор асинхронной машины механически связан с валом приводного двигателя и датчиком углового положения, выходы которого соединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока прямого преобразования координат, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, введены датчики фазных токов статора, определитель амплитуды напряжения, два масштабных усилителя и сумматор, выход которого подключен к входу задания реактивной составляющей тока блокапрямого преобразования координат, первый вход - к выходу регулятора напряжения, а второй вход Через первый масштабный усилитель - к выходу реактивной составляющей тока блока обрат фЯ ного преобразования координат, входы файф которого подключены к выходам датчиков фазных токов статора, а выход активной составляющей тока через а второй масштабный усилитель - к вхо- - ду задания активной составляющей тока . блока прямого преобразования координат, при этом входы определителя амплитуды напряжения подключены к выходам датчиков фазных напряжений статора, выход - к одному из . входов регулятора напряжения, а блок .задания напряжения выполнен в видеблока задания амплитуды напряжения.Изобретение относится к электро технике, точнее к устройствам для управления асинхронной машиной с фазным ротором, и может быть применено при прдектировании электромашинных генераторов с переменной скоростью 5 вращения вала приводного двигателя при повышенных требованиях к стабильности амплитуды, частоты и формы выходного напряжения.Известно устройство управления 10 асинхронной машиной с фазным ротором, ,содержащее регулятор фазных токов ротора, связанный через блок прямого преобразования координат с регулятором напряжения, к выходам которого .подсоединены выходы блока задания активной и реактивной составляющих напряжения и выходы блока обратного преобразования напряжения статора Ц,- ОНедостатком данного устройства управления является наличие больших 2 О искажений формы выходного напряжения при колебаниях тока нагрузки, объяс" няемое тем, что регулятор напряжения не реагирует непосредственно на колебания тока нагрузки. 25Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления асинхронной машиной с фаэным ротором, содержащее датчики фаэных напряжений статора, Зо блок задания напряжения, выходы которых через регулятор напряжения, блок прямого преобразования координат с входами задания активной иреактивной составляющих тока и регуляторы фаэных токов связаны с фазныьпл цепями ротора асинхронной машины, блок обратного преобразования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока, связаниый входами с фаэнымн цепями статора асинхронной машины, и блок задання частоты, выходы которого подключены к входам для опорных сигналов блоков прямого и обратного преобразования координат, при этом ротор асинхрон ной мешины механически связан с валом приводного двигателя и датчиком углового положения выходы которого соединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока прямого 5 О преобразования координат 2 1.Недостатком известного устройства управления является наличие больших искажений формы напряжения. приколебаниях тока нагрузки. Это объясняется тем, что регулятор напряжения не реагирует непосредственно на колебания тока нагрузки и не компенсирует колебания напряжения на активных и индуктивных сопротивлениях статора, приводящих к искажению формы выходного напряжения, что понижает точность работы электрбпривода,Цель изобретения - повиаение точности эа счет уменьшения искажений Формы выходного синусоидального напря жения путем введения в контур регулирования напряжения положительных обратных связей по активной и реак" тивной составляющим тока нагрузки,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором, содержащее датчики фазных напряжений статора, блок задания найряжения, выходы которых через регулятор напряжения, блок прямого преобразования.Координат с входами задания активной и реактивной составляющих токаи регуляторы фазных токов связаныс фазными цепями ротора асинхронной машины, блок обратного преобразования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока, связанный входами с фазнымицепями статора асинхронной машины,и блок задания частоты выходы которого подключены к входам дляопорных сигналов блоков прямогои обратного преобразований координат, при этом ротор асинхронной машины механическисвязан с валомприводного двигателя и датчикомуглового положения, выходы которогоООединены с дополнительными входамидля опорных сигналов блока прямогопреобразований координат, ввеДЕНЫдатчики фаэных токов статора, Опре делитель амплитуды напряжения, двамасштабных усилителя и сумматор,выход котсрого подключен к входузадания реактивной составляющей ТОка блока прямОго преобразования коор-:динат, первый ВХОЬ - к выходу регулятора напряженая, а второй входчерез первый масштабный Усилитель к ВыхОду реактивн.Й сОставляОщ=Й то"ка блока. обратного преобразованиякоординат, Входы которого подключены к выходам датчиков фаэных токовстатора, а Выход активной составляющей тока через второй масштабныйусилитель к входу задания активнойсоставляющей тока блока прямого преобразования координат, при этом входы определителя амплитуды напряженияподключены к выходам датчиков фазных напряжений статора, Выход - кодному иэ Входов регулятора напряжения, а блок задания напряжения вы- .полнен В виде блока задания амплитуды напряжения.На чертеже представлена функцио,нальная блок-схема устройства дляуправления асинхронной машиной сфазным ротором,Устройство содержит датчики 1фазных напряжений ста;ара к блок 2задания напряжения, Выходь. которыхчерез регулятор 3 напряжения блок4 прямого преобразования ссординатс входами задания активной и реактинной составляющих тока и регуляторы 5 фаэных токов связаны с Фаэными цепями ротора асинхроннОЛ маши 1032581ны б. Блок 7 обратного преобразования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока связан входами с фаэными цепями статора асинхронной машины б. Выходы бло:,а 8 задания частоты подключены 5 к входам для опорных сигналов блоков 4 и 7 прямого и обратного преобразования координат. Ротор асинхронной машины б механически связан с валом приводного двигателя 9 и датчиком,10 10 углового положения, выходы которого соединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока 4 прямого преобразования координат. ОКроме того, устройство содержит датчики 11 фазных токов статора, определитель 12 амплитуды напряжения, масштабные усилители 13 и 14 и сумматор 15. Выход сумматора 15 подключен к входу задания реактивной составляющей тока блока 4 прямого пре О образования координат, Первый вход. сумматора 15 подключен к Выходу регулятора 3 напряжения, а второй вход через первый масштабный усилитель 13 к выходу реактивной составляющей тока 25 блока 7 обратногО преобразования координат, Входы блока 7 обратного преобразования координат подключены к выходам датчиков 11 фазных токов статора, а выход активной составляющей ЗО тока через второй масштабный усилитель 14 подключен к входу задания активной составляющей блока 4 прямого преобразования координат. Входы определителя 12 амплитуды напряжения подключены к выходам датчиков 1 фаэных напряжечий статора, а выход к одному из входов регулятора 3 напряженияхБлок 2 задания напряжения выполнен в виде блока задания амплитуды напряжения.40Устройство работает следующим ОбразомеПриводной двигатель 9 вращает ротор асинхронной машины б, в фазных сбмотках которой с помощью ре гулятора 5 фаэных токов создается многофазная система токов. При этом в машине образуется вращающееся магнитное поле, которое наводит в непод- вижных обмотках статора многофазную ц систему синусоидальных напряжений являющихся выходными напряжениями. Частота этих напряжений определяется алгебраической суммой круговой частоты вращения ротора и круговой частоты токов ротора. Амплитуда этих напряжений определяется амплитудой токов ротора, которые при работе машины б в режиме холостого хода (те. при Равенстве нулю тока нагрузки, определяемого сетью 16 ) являются то ками намагничивания, создающими магнитный поток машин б. Таким образом, в устройстве обеспечена воэможность регулирования частоты и амплитуды выходного напряжения за счет регули рования частоты и амплитуды токов ротора.Стабилизация частоты и амплитуды в устройстве осуществляется следующим образом ( рассмотрим режим холостого хода, т.е. равенства нулю тока нагрузки , Частота выходного напряжения подцерживается постоянной за счет того, что поддерживается неизменной алгебраическая сумма круговой частоты вращения ротора и круговой частоты токов ротора. При этом данная алгебраи. ческая сумма поддерживается равной круговой частоте выходных синусоидальных напряжений, формируемых в блоке 8 задания частоты. Это достигается эа счет координатного преобразования сигналов блока 8 задания частоты и датчика 10 углового положения ротора в блоке 4 прямого преобразования коор. динат. В результате координатного преобразования круговая частота выходов блока 4 прямого преобразования координат в любой момент време ни будет Равняться алгебраической разности круговой частоты сигналов блока 8 задания частоты и круговой частоты вращения ротора асинхронной машины б. Так как круговая частота токов ротора определяется выходными сигналами блока 4, то она также будет равна этой алгебРаической разности. Таким образом, при изменении скорости вращения приводного двигателя 9 частота выходных напряжений будет стабильной и равной частоте сигналов блока 8 задания частоты. Амплитуда выходного напряжения стабилизируется за счет работы контура отрицательной обратной связи по амплитуде выходного напряжения. Реальная амплитуда выходного напряжения измеряется определителем 12 амплитуды напряжения (в качестве которого может использоваться многофазный выпрямитель) и сравнивается в регуляторе 3 напряжения с сигналом уставки, вырабатываемом в блоке 2 задания напряжения. Сигнал рассогласования с выхода регулятора 3 напряжения поступает на вход реактивной составляющей тока блока 4 прямого преобразова:.,ия координат, на выходах которого формируются сигналы с амплитудой, соответствующей необходимой, для поддержания заданного уровня выходного напряжения, величине тока намагничивания. Регулятор 3 напряжения выполнен пропорционально-интегральным.Рассмотрим работу устройства с током нагрузки, отличным от нуля. В этом случае в блоке 7 обратного преобразования координат определяется активная и реактивная составляющие, этого тока путем координатного преобразования выходных Сигналов датчиков 11 фаэных токов статора и сиг1032581 Составитель А, Жилинт ащишин а Техреда -Мстелевич Корректо,. Секмар дакт Подписное Заказ 5418/59 ВНИИП.Гираж 687Государственного коделам изота.ретений имосква,. Ж, Раушск й ми еаза ткрыт я наб ь 13035, 4/5 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 налов блока 8 задания частоты. Сигналы, пропорциональные активной иреактивной составляющим через масштабирующие усилители 13 и 14 поступают на соответствующие входы блока4 прямого преобразования координат,За счет действия этих сигналов в роторе в дополнение к. току намагничивания формируется ток, активная иреактивная составляющие которогссоответствуют составляющим тока нагрузки. Таким образом в устройстведействует контур положительной обратной связи по составляющим токанагрузки, Коэффициент передачи поконтуру положительной обратной связивыбирается таким, чтобы скомпенсироВать пульсации выходного напряжения,возникающие при колебаниях тока нагрузки за счет изменений падений напряжения на активных и реактивныхсопротивлениях асинхронной машиныс фазным ротором. При этом выходноеапряжение устройства не зависитт колебаний тока нагрузки, что 5 дает возможность уменьшить искаженияФорму выходного напряжения на 20в сравнении с известным устройством.Таким образом, введение в предлагаемое устройство датчиков фазных то ков статора, определителя амплитудынапряжения, двух масштабных усилителей И сумматора, которые Обеспечивают быстродействующий контурположительной обратной связи по составляющим тока нагрузки, позволяетповысить качество работы устройствадля управления асинхронной машинойс фазным ротором эа счет уменьшенияискажения формы выходного напряжения.